压铸合金 【技术领域】
本发明涉及一种用于压铸在铸态下具有高延展性的部件的铝合金。
背景技术
由于压铸技术的发展，目前已经可以生产出能满足高质量要求的部件。但是，压铸件的质量好坏不只取决于机器的调节状态和所选择的方法，还在很大程度上取决于所使用的铝合金的化学组成以及精细结构。上述的最后两项参数已知能影响可铸造性、供料状态(G.Schindelbauer，J.Czikel“常用的压铸铝合金地成型填充能力和体积缺失(Formfüllungsvermogen und Volumendefizitgebruchlicher Aluminiumdruckgusslegierunger)”，铸造工艺研究42，1990，第88/89页)、机械性能和在压铸时是特别重要的、压铸工件的使用寿命(L.A.Norstrm，B.Klarenfjord，M.Svenson“铝的硬模铸造中模的冲洗机理的概述(General Aspectson Wash-out Mechanism in Aluminium Diecasting Dies)”，第17届国际NADCA硬模铸造会议1993，Cleveland OH)。
在过去，就已经注意到了要研制特别适用于满足压铸要求的各种部件的铝合金。特别是从事汽车行业的设计者们，越来越多地要求例如可以直接得到在压铸过程中能具有很高延展性的可熔接部件，因为在件数很多的情况下，压铸法就是成本最为低廉的生产方法。
压铸技术的进一步发展使得今天可以生产出高质量的可熔接部件。这使得压铸件的使用范围扩展到了用于底盘部件。对于复杂的部件，延展性就越发变得重要。
为了可以得到所需的机械性能，特别是很高的断裂延伸率，就必须以常规的方式对压铸件进行热处理。对于铸相形成，并从而得到坚韧的断裂性能，这种热处理是必不可少的。热处理一般就是指在温度稍低于固相线温度下进行溶液退火处理，并接着于水中或另一种介质中进行淬火至温度＜100℃。经受这样处理后的材料就会具有低延伸限度和抗拉强度。为将这些性质提升到理想值，就要紧接着进行热老化。该过程也可以依据工艺条件而进行，例如通过对涂漆的热冲击或通过对整个部件组进行应力消除退火处理的方法进行。
由于压铸件是以近于最终尺寸来进行铸造的，所以它们大多具有复杂的几何尺寸和很薄的壁厚。在进行溶液退火，特别是在进行淬火处理时，必须要考虑到翘曲变形的情况，这种翘曲就需要进行后加工，比如对铸件进行修整，或者在最极端的情况下就只能变成废品。溶液退火过程额外地会导致费用增加，并且如果能有一种满足所需性能且毋需热处理的合金，则能明显提高该生产方法的经济效益。
EP-A-0687742公开了一种在铸态具有很好机械性能值的AlSi合金。例如EP-A-0911420同样也公开了一种在铸态具有很高延展性的AlMg型合金，但该合金的构形复杂时受热或冷易于开裂，因此是不合适的。延展性压铸合金的另一缺点是其在铸态老化缓慢，这就可能招致机械性能随时间而改变——此外还导致有损延展性。这些性质在许多应用场合都是允许的，因为都没有超过这些性能的上下限，但是在另一些使用场合这些性质则是不可容忍的，并且只能通过有目的的热处理来消除。
发明内容
因此本发明的任务在于提供一种适于压铸的铝合金，该合金具有很好的可铸造性并在铸态具有很高的延展性，在铸造之后也不再会发生老化。此外，这种合金应能很好地进行熔接和弯折卷边，并且可以进行铆接，同时还具有很高的耐腐性。
根据本发明，该任务是通过含有如下组分的铝合金来完成的：
8.5到10.5重量％的硅
0.3到0.8重量％的锰
至多0.06重量％的镁
至多0.15重量％的铁
至多0.03重量％的铜
至多0.10重量％的锌
至多0.15重量％的钛
0.05至0.5重量％的钼
30至300ppm的锶或5至30ppm的钠和/或1至30ppm的钙，用于持久精炼；
任选地还有
0.05至0.3重量％的锆
磷化镓和/或磷化铟，其用量对应于1到250ppm的磷，用于晶粒细化
钛和硼，通过含有1至2重量％的Ti和1至2重量％的B的铝合金加入，用于晶粒细化；
其余为铝和不可避免的杂质。
利用本发明的合金组合物，可以使处于铸态的压铸件具有很高的延展性，并同时具有很高的屈服强度和抗拉强度值，从而使得这种合金特别适于生产汽车制造业中的安全部件。令人惊奇的是，通过添加钼，则可以进一步提升延展性而又不会影响其他机械性能。当添加了0.05到0.5重量％的Mo，则能收到理想的效果，而其中优选的含量又为0.08到0.25重量％的Mo。
如果结合添加钼和0.05到0.3重量％的Zr，则还能进一步改善延展性。优选的用量为0.15到0.20重量％的Zr。
用锶精炼相对较多量的共晶硅。较之有着较高杂质量的颗粒状压铸合金，本发明的合金从疲劳强度上考虑也是颇有益处的。由于其中所存在的极少量的混合晶体和经精炼的共晶体，因此提高了断裂韧性。锶的优选含量为50到150ppm，并在一般情况下都不能低于50ppm，否则铸造性能变差。如果不用锶，也可以添加钠和/或钙来代替。
通过将镁的含量限制在优选至多0.05重量％的Mg，使得共晶结构不会变大，同时合金也就不具有硬化的潜力，这样有助于高延展性。
含有锰避免了模具的粘着并保证了良好的可脱模性。锰含量使铸件在更高温度下都能具有高的结构强度，从而使得脱模时，只能观察到很细微的，甚至是根本觉察不到翘曲变形。
本发明的合金可以在铸态进行铆接。
如果在约280到320℃的范围内进行稳定化退火1到2h，则可以得到很高的延展度值。
本发明的合金优选以水平压铸锭的形式生产出来。由此就可以毋需昂贵的熔融提纯过程而将含有微量氧化物杂质的压铸合金熔掉：这是能否得到高延展值的压铸件的重要前提。
在熔化过程中特别是要利用铜或铁来避免熔体受各种杂质污染。根据本发明的持久精炼的AlSi合金的纯化优选是靠叶轮借助惰性气体的气体吹洗处理法来完成。
优选对本发明的合金进行晶粒细化。为此可以向合金中引入磷化镓和/或磷化铟，其用量对应于1到250ppm，优选1到30ppm的磷。作为另一可选或是附加方案，为进行晶粒细化，合金中还可以含有钛和硼，其中钛和硼的添加是通过加入含有1到2重量％的Ti和1到2重量％的B、其余为铝的母合金来实现的。铝的母合金中优选含有1.3到1.8重量％的Ti和1.3到1.8重量％的B，并具有约0.8到1.2的Ti/B重量比。本发明的合金中母合金的含量优选调节在0.05到0.5重量％的范围内。
本发明的铝合金特别适于用压铸法生产安全部件。